Архитектуры процессоров. Ульянов М.В. - 9 стр.

                                     -9-

      б) Характеристики тепловыделения
     Тепловыделение элементной базы процессоров принято измерять в пи-
коджоулях на переключение одного бита (1 ПкДж/Бит =10 -¹² Дж/Бит).
      Это энергия, выделяемая при переключении вентиля. При современных
тактовых частотах и плотностях интеграции на кристалле суммарные тепловы-
деления имеют порядок нескольких ватт на площади в 1 квадратный сантиметр.
В связи с этим достаточно остро стоит проблема отвода тепла от процессора
для обеспечения необходимого температурного режима.
      в) Фундаментальное ограничение по скорости света
      При тактовой частоте в 1 Ггц сигнал на проводе проходит 30 см за 1 такт,
а при такте в 10 Ггц - 3 см - это означает, что все соединительные линии между
элементами, работающими при таких частотах не должны вносить ощутимую
задержку при распространении сигнала.
1.3   Пути совершенствования элементной базы
      Указанные выше ограничения, связанные с особенностями твердотель-
ных транзисторов на основе кремния не позволяют безгранично увеличивать
тактовую частоту, поэтому сегодня рассматриваются как альтернативы в рам-
ках твердотельных технологий, так и альтернативные элементные базы.
      Альтернативных путей развития в рамках твердотельных технологий про-
сматривается не очень много.
      Большие исследования проводятся в области использования явления
сверхпроводимости и туннельного эффекта - эффекта Джозефсона. Работа мик-
росхем при температурах, близких к абсолютному нулю (-273°С), позволяет
достигнуть максимальных тактовых частот с минимальным тепловыделением.
Очень интересны результаты по использованию «теплой сверхпроводимости».
Оказывается, что для некоторых материалов, в частности для солей бария, яв-
ление сверхпроводимости наступает уже при температурах около -150°С. Тема-
тика исследовательских работ и их результаты в этом направлении являются
закрытыми. Однако с уверенностью можно сказать, что появление таких эле-
ментов знаменовало бы революцию в развитии элементной базы процессоров.
      Другой альтернативой, в рамках твердотельной технологии, является ис-
пользование AsGa (арсенид галия), имеющего более высокую подвижность
электронов, чем у кремния. Проблема технологии арсенида галлия связана с